不銹鋼薄壁材料工件自動(dòng)化機(jī)械拋光技術(shù)研究及工藝優(yōu)化.pdf

1、不銹鋼薄壁材料小家電廣泛應(yīng)用于人們的日常生活中,比如電熱水壺、咖啡壺、電熱鍋、電熱杯等,具有極其廣闊的市場(chǎng)空間。拋光是這些器具加工中最重要的一道工序,要求工件表面材料去除均勻,粗糙度值較低。不銹鋼薄壁材料工件在拋光中具有工件表面易燒傷、變形、難以夾持等特點(diǎn),屬于難拋光材料。目前國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)對(duì)不銹鋼薄壁材料小家電自動(dòng)化拋光技術(shù)的研究較少,且現(xiàn)有的少數(shù)設(shè)備具有限制性,還不能普遍應(yīng)用于小家電拋光行業(yè)。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)主要還是采用手工拋光方式,存在

2、拋光質(zhì)量和生產(chǎn)效率低、污染嚴(yán)重、勞動(dòng)力短缺等問題,嚴(yán)重制約了該生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展。
　　在不銹鋼薄壁材料小家電中,電熱水壺因其形狀相對(duì)復(fù)雜,具有典型性,因此,本文主要以電熱水壺拋光為研究對(duì)象,結(jié)合電熱水壺工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)背景,針對(duì)現(xiàn)有設(shè)備的不足,研究了一套適合不銹鋼薄壁材料工件拋光的高效自動(dòng)化機(jī)械拋光技術(shù),并研發(fā)出了相應(yīng)的機(jī)械拋光機(jī)床和自動(dòng)化控制系統(tǒng)。這一研究對(duì)改善我國(guó)不銹鋼薄壁材料小家電拋光及同類型家用器具產(chǎn)品行業(yè)普遍依賴手工方式的現(xiàn)狀

3、具有重要意義。
　　第一,針對(duì)不銹鋼工件建立表面材料去除率理論模型及工件表面粗糙度模型,為自動(dòng)化機(jī)械拋光工藝提供了理論依據(jù)。(1)、運(yùn)用彈塑性力學(xué)和磨粒磨削等理論建立了工件表面材料去除率模型,從微觀角度揭示了磨粒和相關(guān)工藝參數(shù)與材料去除率之間的關(guān)系。模型表明,材料去除率與磨具旋轉(zhuǎn)的切線速度、工件圓周線速度、工件進(jìn)給速度和法向拋光壓力等參數(shù)成正比,和磨具粒度大小、組織號(hào)等成非線性關(guān)系。(2)、基于回歸分析和正交試驗(yàn)的方法建立了工件表

4、面粗糙度和拋光工藝參數(shù)之間的關(guān)系模型,模型表明:加工表面粗糙度隨法向拋光壓力、工件圓周線速度和進(jìn)給速度的增大而增大,隨磨具旋轉(zhuǎn)切線速度的增大而減小。運(yùn)用數(shù)學(xué)仿真和試驗(yàn)驗(yàn)證的方法進(jìn)行研究分析,仿真和試驗(yàn)有良好的一致性,證明了這兩種建模方法的正確性,對(duì)自動(dòng)化機(jī)械拋光工藝的合理規(guī)劃具有指導(dǎo)意義。
　　第二,為滿足高效拋光的要求,提出了一種多工位多磨具自動(dòng)化機(jī)械拋光技術(shù),能夠分別對(duì)工件外表面和內(nèi)表面進(jìn)行拋光,關(guān)鍵技術(shù)包括多工位多磨具拋光機(jī)

5、床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、多工位姿態(tài)同步調(diào)整裝置設(shè)計(jì)、工件夾具設(shè)計(jì),并基于這一技術(shù)設(shè)計(jì)了相應(yīng)的多工位多磨具機(jī)械拋光機(jī)床的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)加工中磨具需要自適應(yīng)工件形狀,提出了一種基于示教法的拋光刀位數(shù)據(jù)生成方法,用于自動(dòng)化拋光系統(tǒng)中。
　　第三、結(jié)合現(xiàn)行拋光工藝,提出了一套適合于不銹鋼薄壁材料小家電自動(dòng)化機(jī)械拋光的工藝方法。針對(duì)工件表面形狀特征進(jìn)行分片規(guī)劃,設(shè)計(jì)了自動(dòng)化機(jī)械拋光方案,采用螺旋式拋光路徑作為拋光刀具的軌跡,并研究了刀具

6、軌跡數(shù)據(jù)計(jì)算方法。通過一系列試驗(yàn),并結(jié)合現(xiàn)行拋光經(jīng)驗(yàn),提出了一套適合小家電自動(dòng)化機(jī)械拋光的粗拋、半精拋、精拋的工藝流程。
　　第四、在保證工件拋光質(zhì)量的前提下,盡可能提高加工效率,對(duì)自動(dòng)化機(jī)械拋光工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)研究。用正交試驗(yàn)的方法,分別以材料去除率和表面粗糙度值為目標(biāo),得到了在給定實(shí)驗(yàn)條件下的最優(yōu)工藝參數(shù)組合。實(shí)驗(yàn)表明工件表面材料去除率與法向拋光壓力、磨具切線速度、工件圓周線速度和工件進(jìn)給速度成正比,表面粗糙度與法向拋光壓